ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ΟΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΑ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ΟΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΑ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ΟΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΑ
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Κεφάλαιο 3 Ο Κατασκευή και λειτουργιά του αισθητήρα<br />
στο χρόνο ενώ το βασικότερο μειονέκτημα τους είναι το κόστος παραγωγής που είναι αρκετά<br />
υψηλότερο συγκριτικά με τους υπόλοιπου αισθητήρες ανίχνευσης παραμόρφωσης.<br />
3.6.4 Αισθητήρες παραμόρφωσης από στρώσεις μεταλλικών νανοσωματιδίων<br />
Οι αισθητήρες αυτοί είναι το αντικείμενο ενασχόλησης αυτής της διπλωματικής εργασίας.<br />
4.1 Λειτουργία του αισθητήρα κατασκευής<br />
Ο τρόπος λειτουργίας του αισθητήρα στηρίζεται στην μεταβολή της απόστασης των<br />
νανοσωματιδίων καθώς το υπόστρωμα κάμπτεται[1] (Εικόνα 3.12). Επάνω σε υπόστρωμα<br />
πυριτίου (με SiO2 για τελευταίο στρώμα ώστε να αποφεύγονται τα βραχυκυκλώματα ή άλλα<br />
παρασιτικά ρεύματα) ή σε εύκαμπτο υμένιο από πολυιμίδιο, αναπτύσσονται ηλεκτρόδια από<br />
χρυσό και τα μεταξύ τους κενά καλύπτονται από μια στρώση μεταλλικών νανοσωματιδίων<br />
(στην συγκεκριμένη περίπτωση από πλατίνα) μέσης διαμέτρου 5nm. Η απόσταση μεταξύ των<br />
νανοσωματιδίων είναι ο βασικότερος παράγοντας για τον σχηματισμό «μονοπατιών»<br />
αγωγιμότητας, ώστε τα ηλεκτρόνια που φεύγουν από το ένα ηλεκτρόδιο να βρίσκουν<br />
δρόμους διέλευσης και να περνάνε στο άλλο ηλεκτρόδιο.<br />
Τα νανοσωματίδια γενικά εμφανίζουν διακριτές ενεργειακές στάθμες λόγω κβαντικού<br />
εντοπισμού των κυματοσυναρτήσεων των ηλεκτρονίων των ατόμων τους. Πιο συγκεκριμένα<br />
καθώς το μέγεθος του νανοσωματιδίου μειώνεται , η απόσταση ανάμεσα στις ενεργειακές<br />
καταστάσεις αυξάνεται (δηλαδή το χάσμα Kubo[23], Εικόνα 3.10). Τα νανοσωματίδια, όταν<br />
σχηματίσουν μια στρώση επάνω σε μια επιφάνεια (μοντέλο 2D), λειτουργούν ως διακριτές<br />
κβαντικές νησίδες χωρισμένες από ένα φράγμα δυναμικού μειώνοντας έτσι την ικανότητα<br />
διέλευσης ηλεκτρονίων σε σχέση με τα χαρακτηριστικά που παρουσιάζει το αντίστοιχο<br />
συμπαγές υλικό (μοντέλο 3D)[24].<br />
Τα τελευταία χρόνια έχουν βρεθεί αρκετοί μηχανισμοί αγωγιμότητας για<br />
νανοσωματιδιακές δομές οι οποίοι έχουν επιβεβαιωθεί και πειραματικά[25-27]. Οι<br />
επικρατέστεροι ανάμεσά τους είναι: η διέλευση ρεύματος λόγω του φαινομένου σήραγγας<br />
(tunneling effect) και η διαδικασία αλμάτων ηλεκτρικού φορτίου (thermally activated<br />
electron exchange). O μηχανισμός της αγωγιμότητας μέσω φαινομένου σήραγγας κυριαρχεί<br />
όταν οι μεταξύ αποστάσεις των νανοσωματιδίων είναι από μερικά Angstrom[24] έως 10nm.<br />
Ο μηχανισμός της αγωγιμότητας μέσω αλμάτων φορτίου εξαρτάται έμμεσα από την μεταξύ<br />
47
Change language